XIII Congresso da Associação Brasileira de Estudos do Quaternário ABEQUA

III Encontro do Quaternário Sulamericano

XIII ABEQUA Congress - The South American Quaternary: Challenges and Perspectives

45 mm

ESTRATIGRAFIA DE RADAR (GPR) APLICADA A DEPÓSITOS TURFOSOS DO SUL DO BRASIL

APPLICATION OF RADAR (GPR) STRATIGRAPHY TO PEAT DEPOSITS IN

SOUTHERN BRAZIL

Marcelo Accioly Teixeira de Oliveira1; Gisele Leite de Lima2; Vivian Jeske-Pieruschka3 Email: maroliv@cfh.ufsc.br 1- Departamento de Geociências, Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Santa Catarina, Brasil; 2- Universidade Federal da Fronteira Sul (UFFS), Santa Catarina, Brasil; 3- Departamento de Palinologia e Dinâmica Climática, Instituto Albrecht-von-Haller para Ciências Vegetais, Universidade Georg-August, Göttingen (Alemanha) Endereço: Caixa Postal 5175, cep: 88040-970, Trindade, Florianópolis, Santa Catarina, Brasil.

Palavras-chave: GPR, Estratigrafia, Turfeiras, Palinologia

1. INTRODUÇÃO

Neste trabalho apresentamos estudo de caso de turfeira de altitude no Estado de Santa

Catarina, cujos depósitos foram analisados através de caracterização geofísica, estratigráfica,

sedimentológica, geocronológica e palinológica. O objetivo do estudo é o de avaliar o

potencial de turfeiras de altitude enquanto fontes de interpretação estratigráfica para o estudo

de mudanças climáticas quaternárias. A chamada estratigrafia de radar (BAKER, 1991) está

no centro da abordagem. Devido à filiação existente entre a estratigrafia de radar e a

estratigrafia sísmica, as unidades faciológicas identificadas são consideradas como unidades

aloestratigráficas (CATUNEANU, 2006), permitindo interpretações deposicionais. Como

variações de densidade aparente dos materiais geram fortes refletores GPR (COMAS e

SLATER, 2009), a aplicação de radar de penetração dos solos (GPR) à estratigrafia de

depósitos turfosos permite: 1) a delimitação da interface entre o depósito orgânico e seu

substrato; 2) a caracterização da estrutura interna da turfa.

2. ÁREA DE ESTUDO E MÉTODOS

A área de estudo se situa no interior do Parque Estadual da Serra do Tabuleiro, no

município de São Bonifácio, no Estado de Santa Catarina, Brasil. O relevo da serra é

montanhoso e as altitudes variam de 850 a 1240 m acima do nível do mar. O clima é do tipo

Cfb, com temperaturas médias anuais em torno de 20ºC e precipitações entre 1.600 e 1.800

mm. As Florestas Ombrófila Densa e Ombrófila Mista com Auracária coexistem no local,

formando os Faxinais da Serra do Tabuleiro. Campos naturais de altitude ocupam os topos de

XIII Congresso da Associação Brasileira de Estudos do Quaternário ABEQUA

III Encontro do Quaternário Sulamericano

XIII ABEQUA Congress - The South American Quaternary: Challenges and Perspectives

45 mm

serra. A Serra do Tabuleiro é predominantemente composta por sienogranitos de idade

Proterozóica (516 ± 12 Ma), com monzogranitos acessórios.

O levantamento GPR foi realizado com antena de 400-MHz, utilizando janela temporal

de 120 ns, o que implica em profundidade de penetração das ondas eletromagnéticas (EM) de

2,2962 m. Os seguintes parâmetros foram calculados: a) permitividade dielétrica relativa (εr)

de 61,43; b) resolução vertical dos dados de 0.024 m (2,4 cm); c) velocidade de propagação

das ondas EM no meio de 0,03827m/ns. Os dados foram pós-processados, usando os

programas RADAN 6.5 e ReflexW 5.0. A interpretação é realizada segundo os princípios da

estratigrafia de radar. Análises granulométricas de rotina (peneiramento e pipetagem) foram

efetuadas. Foi realizada análise palinológica por tratamento padrão com ácido fluorídrico

(HF) e acetólise. Os dados de contagem são apresentados em diagramas de porcentagem, e

foram submetidos à análise de agrupamento para definição de fases ambientais. Datações por

radiocarbono (14

C) foram efetuadas na Universidade da Geórgia (EUA) e na Universidade

Erlangen-Nürnberg (Alemanha). Datações por luminescência oticamente estimulada (LOE)

foram efetuadas na FATECSP (São Paulo).

3. RESULTADOS

A descrição de refletores de radar permite a individualização de vários pacotes de radar,

cuja associação leva à subdivisão da turfa em quatro zonas distintas, dispostas em ordem

estratigráfica (Figura 1.A): zona 1 (Z1); zona 2 (Z2); zona 3 (Z3), zona 4 (Z4). Com a

exceção dos três pacotes superiores da Z2 (8, 9, 10), que são essencialmente lamosos, os

materiais de todos os pacotes de radar das Z2 e Z1 contêm alta proporção de areias e cascalho.

As zonas de radar correspondem à estratigrafia geral do depósito turfoso, definindo unidades

deposicionais distintas.

Os pacotes de radar da Z1 definem corpos de geometrias distintas: em lençol (4.a, 4.b),

cunha (3), lentes (1, 2), canal (5) (Figura 1.B), atestando a variabilidade de padrões

deposicionais no período (64 ka a 45 ka) (Quadro 1). Vislumbra-se para a Z1 cenário

paleoambiental associado a fluxos esporádicos, de caráter torrencial, retrabalhando materiais

superficiais ocupados por vegetação aberta, em período que coincide com o início do

interestádio do estágio isotópico marinho 3 (EIM 3). A unidade sobrejacente (Z2) tem

depósitos cujas idades LOE e 14

C variam de 39 ka a 13 ka, abarcando período entre a metade

superior do EIM 3 e o glacial tardio, incluindo o último máximo glacial (UMG), durante o

EIM 2. Lamas arenosas e cascalhosas estão associadas a fortes refletores GPR, no setor NW

do perfil, onde os pacotes de radar 6 e 7 possuem geometria em lençol (Figura 1.B). No setor

SE do perfil, os pacotes têm geometria lenticular e estão dispostos em recobrimento retrativo

(offlap), indicando que os materiais lamosos desses pacotes de radar (8, 9 e 10) foram

depositados em progradação, em ambiente lêntico, que evidencia a existência de banhado raso

sob efeito de rebaixamento do nível de base (NB) local.

XIII Congresso da Associação Brasileira de Estudos do Quaternário ABEQUA

III Encontro do Quaternário Sulamericano

XIII ABEQUA Congress - The South American Quaternary: Challenges and Perspectives

45 mm

FIGURA 1: Perfil de radar. A: perfil sem interpretação de detalhe, indicando as principais

zonas de radar. B: perfil interpretado, com distribuição e geometria dos pacotes de radar.

Os depósitos da Z3 possuem idades 14

C que abarcam todo o Holoceno (de 10 ka a 1,8

ka) (Quadro 1). Os sedimentos são predominantemente turfosos e constituem o catotelmo da

turfa. Os pacotes 13, 15 e 16 estão dispostos em retrogradação (Figura 1.B), em recobrimento

expansivo (onlap) na base, e em supra-recobrimento (toplap) no topo. Essas evidências

documentam período de ambiente mais úmido, associado ao desenvolvimento de depósitos

tipicamente turfosos, acumulados sob o efeito de lençol freático (NB) em elevação. Os

materiais da Z4 compõem o acrotelmo da turfa (pacote 19), de idades 14

C históricas. Os

refletores no pacote estão dispostos em recobrimento expansivo (onlap) para NW.

Os dados palinológicos podem ser divididos em quatro fases (Figura 2). A

correspondência entre as fases polínicas e as zonas de radar é indicada a direita da figura, e

reforça a noção de estratificação da turfa estudada.

XIII Congresso da Associação Brasileira de Estudos do Quaternário ABEQUA

III Encontro do Quaternário Sulamericano

XIII ABEQUA Congress - The South American Quaternary: Challenges and Perspectives

45 mm

QUADRO 1: Datações radiométricas (14

C) e radiogênicas (LOE) dos depósitos estudados.

FIGURA 2: Diagrama palinológico de soma e associação entre zonas polínicas e zonas GPR.

A Fase polínica I (164-84 cm; 38.470 a 14.100 14

C anos AP) ilustra ecossistema

dominado por gramíneas (Campos), com árvores e pteridófitos arbóreos em refúgios mais

úmidos, sob clima mais seco e frio em altitude, em período que coincide com o final do EIM

3, com o EIM 2 e com o glacial tardio (Figura 2). Há ainda evidências de banhados rasos

XIII Congresso da Associação Brasileira de Estudos do Quaternário ABEQUA

III Encontro do Quaternário Sulamericano

XIII ABEQUA Congress - The South American Quaternary: Challenges and Perspectives

45 mm

locais no diagrama percentual (não ilustrado). A Fase polínica II (84-64 cm; 14.100 a 8.290 14

C anos AP) sugere período ainda mais seco e frio do que o anterior, entre o glacial tardio e o

Holoceno inferior, sobretudo no início do registro. Posteriormente, houve condições de

preservação local da umidade, favorecendo a ocorrência de Sphagnum e de Selaginella

excurrens, que cresce em terrenos úmidos. Igualmente, pteridófitos e táxons de floresta

iniciam expansão. A Fase polínica III (64-44 cm; 8.290 a 3.050 14

C anos AP) está associada a

clima mais úmido e quente, durante o qual a superfície da turfeira passa a ser dominada por

Sphagnum. A Fase polínica IV (44-0 cm; 3.045 14

C anos AP até o presente) é caracterizada

pelo aumento de táxons da Floresta Ombrófila Densa (de 34% para 53%) e da Floresta

Ombrófila Mista (de 1% para 26%). Os Campos acusam retração importante.

4. OBSERVAÇÕES FINAIS

Ocorre coincidência entre a interpretação da estratigrafia de radar e a da palinologia. No

início do depósito (Fase I da palinologia e Z2 da estratigrafia de radar), facies aluviais e

lamosas, associadas a pequeno banhado em vias de colmatação entre o UMG (EIM 2) e o

glacial tardio, são depositadas sob clima mais frio e mais seco (Figura 1.B). Apesar disso,

observa-se no período ocorrência de vegetação adaptada a água límpida e a terrenos úmidos,

respectivamente, Isoetes e Selaginella. A interpretação estratigráfica é corroborada pelos

dados palinológicos: havia um banhado no local aonde a turfeira viria a se desenvolver. A

Fase polínica II (Figura 2) coincide com a metade inferior da zona de radar Z3, e documenta

clima mais seco entre o glacial tardio e Holoceno inferior. A presença de Sphagnum no

período pode ser explicada por processo de retroalimentação típico de turfeiras em estágio

ombrotrófico, justificando a formação do catotelmo no período. A interpretação para a Fase

polínica III (clima mais úmido e quente) justifica configuração dos refletores da Z3, com

estruturas típicas de elevação do NB (unidades em recobrimento expansivo - onlap).

REFERÊNCIAS

Baker, G. S., 1991. Response of ground-penetrating radar to bounding surfaces and lithofacies

variations in sand barrier sequences. Exploration Geophysics, 22, pp. 19-22.

Catuneanu, O., 2006. Principles of sequence stratigraphy. Elsevier, Amsterdam.

Comas, X. e Slater, L. D., 2009. Noninvasive field-scale characterization of gaseous-phase

methane dynamics in peatlands using the ground-penetrating radar method. In Baird, A.

J.; Belyea, L. R.; Comas, X.; Reeve, A. S.; Slater, L. D. (ed.) Carbon Cycling in Northern

Peatlands. Washington, American Geophysical Union (pp. 159-171).